基于DMX512的智能灯光控制系统的设计与实现

发布时间：2017-03-24 10:05

  本文关键词：基于DMX512的智能灯光控制系统的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：不可否认的是近年来在经济水平高速发展的同时,人们越来越追求生活品质,尤其关注城市文明建设。因此加强城市夜间形象建设、丰富城市夜间形象也成为各地政府的工作重点之一。而丰富的灯光语言不仅能够丰富城市夜间形象的内涵,更为重要这还是一种营造浓郁的文化氛围,是城市文化的一种最好的呈现方式。LED具有智能管理、智能控制、集中管理,能够随时掌握照明系统情况的优势。随着城市景观灯亮化工程数量的增加,智能灯光控制系统也越来越重要,如何解决现有系统存在的问题,使其性能得到改善、功能得到完善、缺陷得到弥补、易用性得到强化,具有深远的意义。本文主要针对基于DMX512的智能灯光控制系统现存不足进行了研究与设计,完成基于DMX512的智能灯光控制系统开发,形成一套完善的技术方案与原型系统。文章首先介绍LED照明技术的研究背景、研究意义及国内外相关技术研究现状,给出本文的主要内容和章节安排;然后,论述了系统设计的技术基础,主要介绍了基于DMX512的智能灯光控制系统在设计过程中涉及到的软硬件技术;其次,文章介绍了系统的主要功能需求,概述了系统的总体方案和架构设计,介绍了各部分间的工作关系,并列举了设计过程中所产生的技术创新点;接下来,从硬件设计入手,着重分析了智能灯光控制系统中的概要设计、硬件设计及相关的详细设计;再接下来,以软件设计为主,全面分析了这一种智能灯光控制系统中的软件流程、数据结构和实现方法等方面,主要包括文件系统、数据传输控制、同步算法研究、场景编排软件及用户界面设计等;此外,简述了系统重要部分的调试过程,并介绍了调试时遇到的问题及解决方法;最后,文章对论文所做的工作进行了总结,评价了在设计过程中取得的成果以及设计中存在的不足之处,对该控制系统的后续功能扩展提出了自己的看法。整个智能灯光控制系统主要由下位机控制器和上位机软件2部分组成。上位机具备软件图形转换功能、播放文件格式转换、灯具线路排布、联机控制播放等功能,实际使用时可以将控制器通过网络语上位机相连以实现联机播放,也可以将上位机软件处理过的节目播放文件和节目列表存入SD卡中,将其插入控制器卡槽实现脱机播放。单台控制器可以输出8路DMX512信号,每路信号可以搭载170个RGB全彩灯或512个LED单色灯,适合控制大幅画面、组合画面以及多画面拼接播放。在脱机播放时下位机控制器还可用作主控或者分控,主控和分控通过自组局域网相连,具有带宽高、干扰少的特点,并通过GPS进行时间同步,能够满足超大规模组合画面播放实时性、同步性的要求。
【关键词】：DMX512协议 时间同步 下位机控制器 景观灯 上位机软件
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34;TP273
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 研究工作的背景与意义12-13
• 1.1.1 LED景观灯照明技术12-13
• 1.1.2 课题研究意义13
• 1.2 景观亮化系统的国内外研究历史与现状13-14
• 1.3 本文的主要工作内容14-15
• 1.4 本论文的结构安排15-16
• 第二章 系统设计的技术基础16-23
• 2.1 嵌入式系统技术16-19
• 2.1.1 嵌入式系统技术简介16-18
• 2.1.2 嵌入式系统技术在本系统中的应用18-19
• 2.2 硬件接口技术在本系统中的应用19-20
• 2.3 集中控制系统与分布式控制系统20-21
• 2.3.1 集中控制系统简介20
• 2.3.2 分布式控制系统简介20-21
• 2.3.3 集中控制系统与分布式控制系统在本系统中的应用21
• 2.4 上位机软件技术21-22
• 2.4.1 上位机软件技术简介21
• 2.4.2 上位机软件技术在本系统中的应用21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 系统总体设计方案23-27
• 3.1 总体设计目标23
• 3.2 系统总体架构分析23-25
• 3.3 关键技术25-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第四章 硬件设计27-49
• 4.1 主控板28-41
• 4.1.1 核心芯片选型28-30
• 4.1.1.1 常见嵌入式处理器比较28-29
• 4.1.1.2 LPC177X/178X芯片系列简介29-30
• 4.1.2 主控板总体架构30
• 4.1.3 最小系统设计30-32
• 4.1.4 功能模块电路设计32-41
• 4.1.4.1 存储体设计32-34
• 4.1.4.2 以太网接口电路设计34-35
• 4.1.4.3 GPS模块电路设计35
• 4.1.4.4 SD卡接口电路设计35-36
• 4.1.4.5 LCD屏接口电路设计36-37
• 4.1.4.6 拨码开关37
• 4.1.4.7 JTAG接口设计37-38
• 4.1.4.8 Debug接口设计38
• 4.1.4.9 RTC时钟电路设计38-39
• 4.1.4.10 电源设计39-41
• 4.2 通信板41-46
• 4.2.1 芯片选型41-42
• 4.2.2 硬件组成42
• 4.2.3 核心电路设计42-44
• 4.2.4 功能模块电路设计44-46
• 4.2.4.1 网络变压器44-45
• 4.2.4.2 电源设计45-46
• 4.3 驱动板46-48
• 4.3.1 电路构成46
• 4.3.2 电平转换电路46-47
• 4.3.3 RS485驱动47
• 4.3.4 ESD保护电路47-48
• 4.4 电源模块48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 软件设计49-77
• 5.1 控制器软件设计49-65
• 5.1.1 网络协议模块50-54
• 5.1.2 DMX512数据模块54-57
• 5.1.3 脱机播放模块57-60
• 5.1.4 联机播放模块60-62
• 5.1.5 文件传输模块62
• 5.1.6 网络升级模块62-65
• 5.2 上位机软件设计65-76
• 5.2.1 布线管理67-70
• 5.2.2 项目管理70-71
• 5.2.3 播放管理71-73
• 5.2.4 脱机文件管理73-75
• 5.2.5 播放列表管理75-76
• 5.2.6 安全管理76
• 5.3 本章小结76-77
• 第六章 系统的调试与分析77-86
• 6.1 网口调试77-79
• 6.2 联机播放功能调试79-81
• 6.3 脱机文件录制功能调试81-82
• 6.4 文件传输功能调试82
• 6.5 脱机播放功能调试82-83
• 6.6 存在的问题及解决情况83-84
• 6.6.1 GPS时间同步无法达到精度要求83
• 6.6.2 播放时LED景观灯频繁闪烁83-84
• 6.6.3 SD卡数据读取出错84
• 6.6.4 脱机播放死机84
• 6.6.5 部分操作前需要停止脱机播放84
• 6.7 沙盘演示场景84-85
• 6.8 本章小结85-86
• 第七章 总结与展望86-88
• 7.1 全文总结86
• 7.2 后续工作展望86-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-91
• 攻读硕士学位期间取得的成果91-92
• 附录1 实物照片92-93
• 附录2 原理图与PCB93-103
• 附录3 核心代码103-114

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